城市化对土壤动物群落结构和多样性的影响

城市化进程加快带来的环境挑战正威胁着地球上的生物多样性。土壤动物是生物多样性的重要组成部分, 对维持土壤健康及城市生态系统稳定性具有重要意义。近年来, 城市土壤动物群落结构和多样性的研究已经取得了一定进展, 但是仍缺乏系统的总结和综述。基于此, 本文梳理归纳了国内外已有的相关文献, 总结了城市化影响土壤动物的主要途径, 并阐述了城市中不同体型大小的优势土壤动物类群对城市化的响应。本文建议未来应利用分子生物学手段深入解析城市土壤动物多样性, 明晰城市土壤食物网的结构与功能, 关注土壤动物群落的保护与恢复, 揭示城市土壤动物肠道微生物组特征, 并挖掘城市土壤动物抑制人类致病菌的潜力, 以期为城市生物多样性保护、生态系统稳定和人类健康维持提供相关科学依据。     

城市景观格局对土壤动物多样性的影响研究进展

城市扩展是导致生境破碎化和生物多样性下降的重要原因之一,强烈改变城市景观,也改变生态过程。土壤动物是城市生态系统的重要组成部分,可对快速城市化进程及其带来的影响做出相对灵敏的响应,具有典型的环境指示作用。城市生态系统的干扰因素较复杂,土地利用类型不能完全反映土壤动物局地生境差异,这使得城市景观格局对土壤动物多样性的影响问题长期以来缺乏系统研究。为了解决城市化导致的生境丧失与土壤动物多样性保护的矛盾,本文探讨了不同城市化梯度区景观格局对土壤动物多样性的影响研究进展,试图揭示景观尺度多种生境类型的土壤动物分布规律,为城市土壤动物多样性保护提供一种新的思路,丰富城市景观生态学的研究内容。     

城市土壤微生物多样性研究进展

城市化对生物多样性的影响是当前生态学研究的热点之一, 引起了人们的广泛关注。土壤微生物多样性是城市生物多样性的重要组成部分, 对维持城市生态系统的健康稳定具有重要意义和作用。近年来, 已有研究关注城市土壤微生物群落结构及多样性, 回答了一些关键问题, 但缺乏系统的总结与论述。基于此, 本文分析了城市化对土壤微生物特性、群落组成、功能和多样性的影响, 总结了影响城市土壤微生物多样性的主要因素, 发现城市化改变了土壤微生物组成和功能, 并且对细菌和真菌多样性的影响存在差异, 城市环境因子通过直接和间接作用共同影响土壤微生物多样性。进一步探讨了城市土壤微生物多样性的维持与保护, 并对今后城市土壤微生物研究需要关注的问题进行了展望, 包括: (1)城市化对城市绿地土壤微生物多样性的影响机制; (2)城市土壤微生物多样性变化对生态系统多功能性的影响; (3)土壤微生物多样性与人类健康的关系。以期为城市土壤生物多样性保护研究提供参考。     

白三叶(Trifolium repens)入侵对城市草坪生态系统土壤动物的影响

土壤动物是土壤生态系统中十分活跃的生物类群之一,也是城市草坪生态系统的重要组成部分。由于外来植物白三叶入侵,草坪土壤动物可能受到直接或间接的影响,进而改变城市草坪生态系统功能及过程。研究白三叶入侵对城市草坪生态系统土壤动物的影响,可为进一步了解外来植物入侵机制及城市草坪的建植养护提供理论依据。采用野外调查的试验方法对4种不同入侵程度下城市草坪的土壤动物群落特征和土壤理化性质进行了研究。结果如下：4种不同入侵程度的草坪样地共捕获土壤动物30099只,隶属于19目43科,其中小杆科、线蚓科和跳虫科为优势类群;土壤动物个体数量和类群数量整体表现为中度入侵 > 轻度入侵 > 对照 > 重度入侵,符合中度干扰假说;土壤动物个体数量和类群数量的季节动态主要表现为夏秋较高,冬春较低。CCA分析显示,土壤理化因子中铵态N对土壤动物影响相对较小,可能与白三叶改善了草坪土壤的供N水平并使其不成为土壤动物分布的限制因子有关;同时,土壤理化因子对土壤动物优势类群影响较小,而主要影响常见和稀有类群。总体而言,一定程度的白三叶入侵增加了土壤动物群落的多样性,但当达到重度入侵时,白三叶形成单优群落,减少了植物多样性,进而使土壤动物可获得的生活资源减少,土壤动物群落多样性呈下降趋势;白三叶入侵后通过改变土壤理化性质,影响到土壤动物常见和稀有类群,并最终改变草坪土壤动物的群落结构。     

全球变化对土壤动物多样性的影响

陆地生态系统由地上和地下两部分组成,二者相互作用共同影响生态系统过程和功能.土壤动物在生物地球化学循环方面起着重要作用.随着人们对土壤动物在生态系统过程中重要性的认识,越来越多的研究表明全球变化对土壤动物多样性产生深刻影响.土地利用方式的改变、温度增加和降雨格局的改变能直接影响土壤动物多样性.CO2浓度和氮沉降的增加主要通过影响植物群落结构、组成和化学成分对土壤动物多样性产生间接影响.不同环境因子之间又能相互作用共同影响土壤动物多样性.了解全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对土壤动物多样性的影响,有助于更好地预测未来土壤动物多样性及相关生态学过程的变化.     

全球变化对土壤动物多样性的影

陆地生态系统由地上和地下两部分组成,二者相互作用共同影响生态系统过程和功能.土壤动物在生物地球化学循环方面起着重要作用.随着人们对土壤动物在生态系统过程中重要性的认识,越来越多的研究表明全球变化对土壤动物多样性产生深刻影响.土地利用方式的改变、温度增加和降雨格局的改变能直接影响土壤动物多样性.CO₂浓度和氮沉降的增加主要通过影响植物群落结构、组成和化学成分对土壤动物多样性产生间接影响.不同环境因子之间又能相互作用共同影响土壤动物多样性.了解全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对土壤动物多样性的影响,有助于更好地预测未来土壤动物多样性及相关生态学过程的变化.     

城市土壤质量演变及其生态环境效应

城市化是人类活动影响下自然生态系统向人工生态系统的急剧变化形式,它引起一系列生态环境条件的改变。城市对土壤资源的数量和质量产生深刻的影响,包括土壤地表封闭引起的土壤生态功能彻底消失,土壤物理性质恶化,土壤形态学特征和演变过程深受人为作用的影响。短程变异增加而总体多样性降低,土壤污染加剧,土壤养分富集等多方面,城市过程中土地利用变化对土壤产生一系列生态环境效应,如养分径流输出增加,热缓冲能力下降,污染转移危险性上升等,有必要迅速开展城市化过程中土壤质量演变及其生态环境效应的系统研究,为我国城市可持续发展提供理论依据。     

城市绿地微生物及其对城市化的响应

城市绿地微生物的稳定性是城市绿地发挥其重要生态系统功能的重要因素。人类世时代的快速城市化会改变城市绿地土壤理化性质、输入新兴污染物、加剧微生物生态系统潜在风险、改变微生物群落多样性及生态系统功能多样性,深远地影响了城市绿地的生态系统服务功能。本文综述了城市绿地微生物的特征,以及城市化进程对城市绿地微生物组（包括土壤、植物叶际和空气）、抗生素抗性基因、病原微生物和稀有物种群落的影响。与自然微生物相比,城市绿地微生物普遍具有较高的异质性,受人类活动影响大。同时,抗生素抗性基因水平以及人类致病菌数量则显著增加,体现了城市化对城市绿地生态系统健康和功能的扰动。今后研究中应更加关注城市化对于城市绿地微生物的影响,为其对人群健康影响风险评价提供可靠理论支持。     

农田土壤线虫多样性研究现状及展望

目前土壤生物多样性已成为土壤生态学研究的热点问题之一。土壤生物以不同的方式改变着土壤的物理、化学和生物学特性。在农田生态系统中, 土壤动物是分解作用和养分矿化作用等生态过程的主要调节者。线虫作为土壤中数量最丰富的后生动物, 其生活史和取食类型多样, 在生态系统中发挥着重要作用。本文介绍了农田生态系统中影响线虫多样性的主要因素; 回顾了土壤线虫的物种多样性、营养类群多样性、生活史多样性和功能多样性的研究现状; 并提出了今后农田生态系统线虫多样性研究的重点。建议通过综合土壤线虫的生活史策略和营养类群等信息, 深入了解其生物多样性和土壤生态系统功能, 从而更好地发挥土壤线虫对农田生态系统变化的生物指示作用。     

我国城市绿地土壤质量研究综述与展望

城市绿地土壤是保护城市环境的一个重要生态屏障, 在发挥城市生态系统服务功能及改善环境方面具有重要作用。与自然土壤相比, 城市绿地的土壤性质发生了显著变化, 城市化过程不仅改变了城市绿地土壤的理化性质, 更对城市土壤的生物学属性及土壤碳库产生深刻影响, 而这些影响在城市随着功能区及土地利用类型的差异呈现出较大的空间变异。文章对近年来我国城市绿地土壤质量研究现状进行了综述, 主要从城市绿地土壤理化特性及生物学特性等方面展开论述, 并提出了未来我国城市绿地土壤质量研究的展望, 以期为城市绿地系统景观规划及土壤环境质量的改善提供理论参考。     

The Nature of Urban Soils and Their Role in Ecological Restoration in Cities

Current and predicted trends indicate that an increasing proportion of the world’s population is living in urban and suburban places. The nature of the urban environment becomes an important factor if we are concerned with the restoration and preservation of biodiversity and ecosystems in and around cities. This article highlights the varied impacts of cities on soils and their implications for restoration planning and expectations of restoration “success.” Urban soils exist in different historical and formational trajectories than their local nonurbanized counterparts due to direct anthropogenic disturbance and indirect environmental impacts from urbanization. Therefore, urban soils often exhibit altered physical, chemical, and biological characteristics in comparison to local nonurbanized soils. Several unique features of urban soils and urban ecosystems pose particular issues for ecological restoration or the improvement of degraded soil conditions in cities. The creation of novel soil types, conditions that promote invasion by non‐natives, the strong influence of past land use on soil properties, and the presence of strong interactions and alternative stable states set up unique difficulties for the restoration of urban soils. Soils in urban restorations are a medium that can be deliberately manipulated to improve site conditions or in the monitoring of soil conditions as indices of ecosystem status. Including an explicit role for strong manipulations of soils in urban ecosystems changes how we approach baselines, management, and reference conditions in urban ecological restoration. With an understanding of urban soil ecological knowledge, we can guide aspects of urban ecological restoration toward successful outcomes.     

城市土壤封闭对有机碳库影响的时空变化模拟

随着全球城市化的迅速发展,城市生态系统的研究日益受到关注。城市化过程引发的大面积土壤封闭,导致土壤功能退化,进而影响城市生态系统。通过构建城市封闭土壤碳循环模型,考虑土壤温度,水分,有效氮含量以及各项理化性质等影响土壤有机碳在封闭条件下分解的影响因素,模拟南京市1980年至2010年城市封闭土壤有机碳含量与土壤有机碳库的时空变化过程,揭示人工封闭对于城市土壤功能的影响。结果表明:南京市1980年至2010年封闭土壤的有机碳含量显著减少,2010年土壤有机碳含量的均值为6.7 g/kg,比开放土壤低54.7%。土壤有机碳含量较低的区域主要分布在快速城市化的地区。由于封闭土壤阻碍了土壤有机碳的来源,造成封闭土壤有机碳含量持续减少,1980年至2010年间城市土壤有机碳库的总量减少约0.32 Tg。城市封闭对土壤有机碳影响的时空变化模拟可为研究城市化过程中的生态环境效应与城市生态建设提供参考。     

1988-2013年重庆市主城九区生态用地空间结构及其生态系统服务价值变化

在当前快速城市化的背景下,理解和把握城市生态系统服务功能退化原因及规律的最有效手段是对其生态用地结构及其生态系统服务价值进行准确的评估。采用RS、GIS技术以及生态系统服务价值评估等方法,对重庆市主城九区1988、1996、2004、2013年4个时段遥感影像进行解译及比较分析,结果表明：1988-2013年间,重庆市主城九区城市化水平经历了加速阶段、减速阶段及饱和阶段,城市化水平的提高对城市建设用地增长的影响显著;重庆市主城九区生态用地主要为城市提供了食物生产、提供原材料、废物处理、土壤形成与保护、气候调节、气体调节、生物多样性以及水源涵养等生态系统服务,在结构变化上呈现出“二减三增”的结构变化特点;25年间重庆市主城九区共减少生态系统服务价值260.60×10⁶元,整体处于下降趋势,其中农地的生态系统服务价值损失最大,共减少24.50%;在空间分布上,随着城市建设用地向“南-北-西”方向扩展,生态系统服务价值以中梁山与铜锣山之间的区域减少最为严重,整个研究区生态系统服务价值下降的主要原因来自于农地的大量减少以及城市建设用地扩张所带来的生态负影响。研究结果表明在重庆市主城九区生态用地空间格局与生态系统服务变化之间存在密切相关性,在城市化率达到饱和阶段后应严格控制建设用地增长,促进建设用地集约节约利用,加大农地的保护力度以及对林地、水体、草地的维护,维持整个区域的生态平衡。研究可为科学合理布局和保护城市生态用地提供信息资料和决策参考。     

城郊生态系统土壤安全:问题与挑战

土壤作为地球表层系统物质和能量迁移转化的关键节点,其生态功能受到城市化快速发展的严重影响,土壤安全面临严峻的挑战。城郊生态系统受到城市和乡村的双重影响,具有复杂的景观结构和剧烈的动态变化,土壤安全问题更为突出和复杂。基于文献计量学方法,对1990—2017年发表的相关文献进行了统计,梳理和总结了城郊生态系统土壤安全研究的趋势和热点问题,对城郊生态系统中土壤安全面临的问题,及其特殊性、复杂性进行了重点论述,明确了当前快速城市化发展过程中城郊土壤安全研究面临的问题和挑战。建议今后的城郊生态系统土壤安全研究应加强区域尺度上的综合和不同城市发展模式下地区之间的比较,明确城市扩张对城郊生态系统土壤安全的影响机制;建立和完善基于"土壤安全"的城郊生态系统服务评价框架,深入研究城郊生态系统格局-过程-服务之间的关系;明确解析城郊土壤主要污染物来源及其复合污染状况,并结合区域特征,因地制宜开展科学的生态规划,优化城郊景观格局,提升城郊地区土壤安全与生态系统服务功能;明确土壤安全在城郊生态系统可持续发展目标中的重要性,建立科学合理的管理政策。     

喀斯特地区石漠化生态修复对土壤生物多样性的影响

我国西南喀斯特地区是具有土层薄和土被不连续等特征的生态脆弱区，人为过度干扰和土地不当利用导致了生境退化甚至石漠化的发生。从“九五”规划到“十三五”规划，为了有效抑制并逆转石漠化趋势，生态修复措施得到普遍的推广应用。“十四五”规划进一步提出科学推进石漠化综合治理，提高生态系统自我修复能力和稳定性。从土壤微生物、原生动物、线虫、微节肢动物、蚯蚓和线蚓等方面，综述了喀斯特地区生态修复对土壤生物多样性的影响。研究发现：(1)喀斯特生境细菌和真菌的多样性高于非喀斯特生境，原因是喀斯特具有较高的土壤pH和钙含量；(2)与非喀斯特生境相比，喀斯特生境土壤动物类群数相差不大而个体密度较低；(3)石漠化过程伴随着植被退化，降低了土壤微生物种类和功能多样性，土壤动物的个体密度和类群数也呈现降低趋势；(4)生态修复促进植被正向演替，土壤微生物量和酶类活性逐渐上升，真菌/细菌生物量比值增大，土壤动物个体密度和类群数增加，有利于土壤固碳和生态修复。因此，土壤生物多样性是适合指示喀斯特石漠化的生态修复的生物学指标。研究建议：(1)在传统分类鉴定基础上，结合宏基因组学、宏蛋白质组学和同位素标记等技术，完善生态修复的...     

Spatio-temporal assessment of urbanization impacts on ecosystem services: Case study of Nanjing City,China

Rapid urbanization is a global phenomenon that has altered many ecosystems, causing a decline in many ecosystem services, generating ecological risks such as water shortages, air pollution, and soil pollution. Here, we present a conceptual framework quantifying how urbanization influences the ecosystem services in a typical city (Nanjing) of China. Between 2000 and 2010, we separated the city into three urbanization categories (developing urban, developed urban, and rural areas) and quantified the status of six critical ecosystem services (food supply, carbon sequestration, soil water storage, air pollution removal, habitat suitability, and recreation potential). Our results show that urbanization significantly impacted all ecosystem services, with detected changes in ecosystem services being spatially heterogeneous due to urban expansion and population mobility. Developed areas contained greater amounts of green infrastructure, which improved carbon storage and reduced air pollution. In contrast, the rapid expansion of urban and industrial land in developing urban areas led to lower food supply, carbon sequestration, soil water storage, and habitat suitability. The expansion of rural residential areas led to lower soil water storage, carbon sequestration, and food supply, while greater amounts of abandoned cropland resulted in increased carbon sequestration, but decreased food supply in rural areas. Analysis of the interactions between pairs of ecosystem services identified urbanization development problems, including abandoned cropland and the expansion of rural residential land. Lastly, we proposed four key urban planning measures to mitigate the loss of ecosystem services during rapid urbanization. Acquiring quantitative knowledge about how rapid urbanization drives changes to ecosystem changes may help guide sustainable urban planning with respect to ecosystem service use, urban development, and human welfare benefits.     

Soil chemical properties,rather than landscape context,influence woodland fungal communities along an urban‐rural gradient

With the expansion of cities around the world there is a growing interest in the factors that influence biodiversity and ecosystem processes in urban areas. Fungi are exceptionally diverse and play key roles in ecosystem function, yet despite predictions of negative impacts due to urbanization, fungi have been generally overlooked in urban ecological studies. We surveyed fungi in 16 remnant river red gum (Eucalyptus camaldulensis: Myrtaceae) woodlands along a gradient of 4–35 km from the city of Melbourne (south‐east Australia). Using both sporocarp surveys and terminal restriction fragment length polymorphism (T‐RFLP; primer pair ITS1‐F‐ITS4), we examined relationships between fungal community composition, landscape context (i.e. urbanization) and soil physicochemical properties. Community compositions from sporocarp data were significantly correlated with those from T‐RFLP data, largely because of correlations with ectomycorrhizal sporocarps (Spearman rank correlation coefficients ρ 0.31–0.42) rather than saprotrophic fungi (ρ 0.18–0.21). Principal components analysis of soil properties and non‐metric multidimensional scaling ordinations of fungal community composition showed no clear separation of sites according to urbanization, and there were no significant correlations between fungal community composition and urbanization. However, fungal community composition was significantly correlated with soil chemical properties (ρ 0.41–0.55). These data suggest that site‐scale soil properties, and associated effects of past and current land management activities, were more important in determining fungal community composition than the landscape‐level influences of urbanization.